高考物理一轮复习 第七章 恒定电流 实验8 描绘小灯泡的伏安特性曲线

恒定电流
误差分析
1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电 路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使 测得的电流值大于真实值． 2．测量时读数带来误差．
题 组 演 练 综 合 提 升
3．在坐标纸上描点、作图带来误差.
菜
单
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实 验 要 点 释 义 解 读 高 频 考 点 透 析 导 悟 多 维 拓 展 能 力 突 破
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(1)图甲中，E矩形框内应该接 ________，F矩形框内应 该接 ________ ． ( 填“电压传感器”、“电流传感器”或 “灯泡”) (2) 该同学利用测量的数据，画出如图乙的图线，但该 同学忘记在坐标上标明横坐标和纵坐标所表示的物理量， 请你根据图线作出判断：横坐标表示 ________ ，纵坐标表 示________．
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(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上，并作出了 一条直线，如图乙所示．请指出图象中不恰当的地方．
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第4单元
实验八：描绘小灯 泡的伏安特性曲线

实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线1．有一个小电珠上标有“4 V 、2 W ”的字样，现在要用伏安法描绘这个电珠的U －I 图线，有下列器材供选用：A ．电压表(0～5 V ，内阻10 kΩ)B ．电压表(0～10 V ，内阻20 kΩ)C ．电流表(0～0.3 A ，内阻1 Ω)D ．电流表(0～0.6 A ，内阻0.4 Ω)E ．滑动变阻器(5 Ω，10 A)F ．滑动变阻器(500 Ω，0.2 A)(1)实验中电压表应选用________，电流表应选用________。

(用序号字母表示)(2)为使实验误差尽量减小，要求电压从零开始变化且多取几组数据，滑动变阻器应选用________。

(用序号字母表示)(3)请在方框内画出满足实验要求的电路图，并把图中所示的实验器材用实线连接成相应的实物电路图。

图实Ⅷ－8解析 (1)因电珠的额定电压为4 V 。

为保证安全，选用的电压表量程应稍大于4V ，但不能大太多，量程太大则示数不准确，故只能选用0～5 V 的电压表，故选A 。

由P ＝UI 得，电珠的额定电流I ＝P U＝0.5 A ，故应选择0～0.6 A 量程的电流表，故选D 。

(2)由题意可知，电压从零开始变化，并要多测几组数据，故只能采用滑动变阻器分压接法，而分压接法中应选总阻值小的滑动变阻器，故选E 。

(3)电珠内阻R ＝U 2P＝8 Ω，电压表内阻远大于电珠内阻，应采用电流表外接法，故电路图和实物连接图如图所示。

答案(1)A D (2)E (3)见解析2．图实Ⅷ－9中所示器材为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的I－U特性曲线的实验器材。

(1)根据实验原理，用笔画线代替导线，将图中的实验电路图连接完整。

图实Ⅷ－9(2)开关S闭合之前，图中滑动变阻器的滑片应该置于________。

(选填“A端”、“B端”或“AB中间”)(3)实验中测得有关数据如下表：U/V0.400.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80I/A0.100.160.200.230.250.260.27 根据表中的实验数据，在图实Ⅷ－10中画出小灯泡的I－U特性曲线。

(1)根据图甲，在图乙的实物图中画出连线．
(2)若I1、I2分别为流过电流表A1和A2的电流，利用I1、I2、Rg1和R0 写出：小灯泡两端的电压U＝______，流过小灯泡的电流I＝______.为 保证小灯泡的安全，I1不能超过______mA．
(3) 实 验 时 ， 调 节 滑 动 变 阻 器 ， 使 开 关 闭 合 后 两 电 流 表 的 示 数 为 零．逐次改变滑动变阻器滑片位置并读取相应的I1和I2.所得实验数据在 下表中给出.
命题二 拓展创新实验 [创新考查]
描绘小灯泡的伏安特性曲线可以从以下方面进行改进与创新： 1．描绘二极管的伏安特性曲线． 2．描绘太阳能电池在没有光照时的伏安特性曲线． 3．测定小灯泡在不同电压下的电功率，描绘小灯泡电功率P与两端 电压的平方U2的曲线．
例2 硅光电池在无光照时不产生电能，可视为一电子元件．某实 验小组设计如图甲电路，给硅光电池加反向电压(硅光电池负极接高电 势点，正极接低电势点)，探究其在无光照时的反向伏安特性．图中电 压表的V1量程选用3 V，内阻为6.0 kΩ；电压表V2量程选用15 V，内阻 约为30 kΩ；R0为保护电阻；直流电源电动势E约为12 V，内阻不计．
6．注意事项 (1)电路的连接方式 ①电流表应采用外接法：因为小灯泡(3.8 V 0.3 A)的电阻很小，与 0～0.6 A的电流表串联时，电流表的分压影响很大． ②滑动变阻器应采用分压式连接：目的是使小灯泡两端的电压能从 零开始连续变化． (2)闭合开关S前，滑动变阻器的触头应移到使小灯泡分得电压为零 的一端，使开关闭合时小灯泡的电压从零开始变化，同时也是为了防止 开关刚闭合时因小灯泡两端电压过大而烧坏灯丝．
U1/V 0 0 0.06 0.12 0.24 0.42 0.72 1.14 1.74 U2/V 0 1.0 2.1 3.1 4.2 5.4 6.7 8.1 9.7 Ux/V 0 －1.0 －2.0 －3.0 －4.0 －5.0 －6.0 －7.0 －8.0 Ix/mA 0 0 －0.01 －0.02 －0.04 －0.07 －0.12 －0.19 －0.29

说一说
由图线可以看出，二极管具有单向导电性，加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大；如果给二极管加反向电压，当电压较小时，几乎没有电流；当电压增大到一定程度时，电流迅速增大，此时的电压称为反向击穿电压．图象中，随着正向电压的增大，图线斜率增大，表示其电阻随正向电压的增大而减小.
了解：二极管的单向导电性
本实验中为什么要采用电流表外接法？
思考
提示：实验时，仔细观察小灯泡的铭牌，可以比较容易算出小灯泡正常发光时的电阻，一般为几欧或十几欧，与电流表的内阻差不多大，比电压表的内阻要小得多，电压表的分流作用可以忽略，所以在实验中采用了电流表的外接法．
03
02
01
提示：本实验的目的是要绘制小灯泡的伏安特性曲线，这就要求小灯泡上的电压从零开始，测出多组数据进行描点，因此要采用滑动变阻器分压接法．
实验器材
小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源、开关、导线若干。
PART.01
确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，滑动变阻器采用分压式接法，按原理图所示的电路图连接好实验电路。
实验步骤
a b S
01
03
02
实物连接
演示实验
数据处理及结论
小灯泡的I-U图线是一条曲线，如图所示，曲线上的点和坐标原点连线的斜率随电压的增大而减小，说明灯丝的电阻随温度的升高而增大。
1、在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，除有一标有“6 V，1.5 W”的小灯泡、导线和开关外，还有：
B
D
F
A
C
E
直流电源6 V(内阻不计)
直流电流ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0～300 mA(内阻约为5 Ω)
滑动变阻器10 Ω，2 A